Ultrasuoni: verso l'ibernazione per i viaggi spaziali

Un nuovo studio pubblicato su Nature Metabolism rivela un metodo sicuro, non invasivo e reversibile per indurre l'ibernazione utilizzando gli ultrasuoni. Questa tecnologia, precedentemente testata sul sistema nervoso, è stata applicata a topi e ratti nel contesto dello studio, ma i primi test clinici sugli esseri umani potrebbero iniziare nei prossimi anni. Il team di ricerca multidisciplinare, guidato dal professore di ingegneria biomedica Hong Chen della McKelvey School of Engineering e della Washington University di St. Louis, ha sviluppato un emettitore di ultrasuoni simile a un casco, che è stato posizionato sulle teste dei topi, consentendo loro di mantenere la libertà di movimento.

Attraverso gli ultrasuoni, è stata stimolata l'area preottica dell'ipotalamo nel cervello dei topi, una regione coinvolta nella regolazione della temperatura corporea e del metabolismo. Una breve stimolazione di soli dieci secondi ha provocato un rapido calo della temperatura corporea di diversi gradi (in media 3-3,5°). Contestualmente, si è registrato un calo del 47% della frequenza cardiaca e una diminuzione del consumo di ossigeno, sia nei topi maschi che femmine. Tutto ciò è avvenuto a temperatura ambiente. I topi hanno mostrato significativi cambiamenti metabolici: il loro corpo ha utilizzato esclusivamente i grassi come fonte di energia, invece dei carboidrati, caratteristica tipica dell'ibernazione, uno stato di soppressione metabolica attivo, reversibile e transitorio. Dopo due ore dalla stimolazione, gli animali si sono completamente ripresi.

Successivamente, gli autori hanno applicato un sistema automatizzato all'emettitore di ultrasuoni, che ha rilasciato impulsi ad ultrasuoni ogni volta che la temperatura corporea dei topi iniziava a salire. In questo modo, sono stati in grado di mantenere i topi in uno stato di torpore, con una temperatura corporea di circa 33°, per circa 24 ore, senza segni di danni o disagi evidenti. L'esperimento è stato successivamente ripetuto su ratti, che a differenza dei topi, non vanno naturalmente in letargo. In questo caso, la temperatura corporea è diminuita solo di 1-2 gradi, ma ciò suggerisce che i meccanismi fisiologici che regolano la risposta metabolica potrebbero essere presenti anche negli altri mammiferi che non vanno in letargo. 

“Sebbene siano necessarie ulteriori ricerche per verificare se l’approccio possa funzionare in modo sicuro anche negli esseri umani, la tecnica di stimolazione con ultrasuoni possiede una capacità unica di raggiungere in modo non invasivo regioni cerebrali profonde con un’elevata precisione spaziale e temporale nei cervelli animali e umani» ha affermato Hong Chen.

In sintesi, gli ultrasuoni si rivelano una promettente metodologia non invasiva per indurre l'ibernazione in modo controllato e reversibile. Questo studio rappresenta un importante passo avanti nella comprensione delle potenzialità e delle limitazioni di questa tecnica, aprendo la strada a possibili applicazioni future nella ricerca spaziale e nella medicina di emergenza.